一种光纤环绕制方法、光纤环及光纤陀螺技术

本发明专利技术提供一种光纤环绕制方法，在光纤环径向方向上定义第一位置区间Q1、第二位置区间Q2；定义第一直线段为光纤环径向方向上的温度梯度分布曲线中斜率绝对值最大的直线段；第三位置区间Q3为与第一直线段对应的光纤环径向方向上的位置区间；第二直线段的斜率绝对值小于第一直线段的斜率绝对值；定义第四位置区间Q4为与第二直线段对应的光纤环径向方向上的位置区间；以m1极对称绕法绕制位于第一位置区间Q1中的光纤；以m2极对称绕法绕制位于第二位置区间Q2中的光纤；m1、m2分别为光纤的不同绕制极数，m1＞m2；光纤环中光纤的绕制极数不大于m1。本发明专利技术还提供一种光纤环及光纤陀螺。

An optical fiber encircling method, optical fiber ring and fog

【技术实现步骤摘要】
一种光纤环绕制方法、光纤环及光纤陀螺
本专利技术属于光纤传感
，涉及一种光纤环绕制方法，特别是一种应用于光纤陀螺产品的光纤环绕制方法。
技术介绍
光纤环是光纤陀螺的核心器件，其性能决定了光纤陀螺整机性能，特别是温度性能直接决定光纤陀螺整机的温度性能，光纤陀螺的温度性能是光纤陀螺的重要考核指标。光纤陀螺的研制生产单位，在光纤环的设计上主要依据光纤陀螺精度指标要求和外形尺寸要求，确定光纤类型、光纤绕制层数、每层绕制匝数，进而明确光纤环内径、外径、高等参数；在光纤环的绕制方法上先后提出了双极绕法、四极对称绕法、8极对称绕法、16极对称绕法等绕制方法，目前采用主要为四极对称绕法，部分陀螺采用8极或16极绕法。现有绕制方法较为单一，仅采用四极对称绕法的光纤环无法消除光纤环中温度梯度的影响，尤其当光纤长度较大时，受温度的影响更大；仅采用八极或十六极绕法的光纤环尽管可以提高光纤环的温度适应性，降低温度梯度的影响，但工艺较为复杂，当绕制层数较多时绕制过程出现误差的概率会明显增加，反而可能造成光纤环性能的下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是针对现有光纤环绕制方法中绕制方法单一、受温度影响较大的问题，提供一种光纤环绕制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种光纤环绕制方法，在光纤环径向方向上定义第一位置区间Q1、第二位置区间Q2，所述第一位置区间Q1、第二位置区间Q2之间无重合的部分；定义第一直线段为光纤环径向方向上的温度梯度分布曲线中斜率绝对值最大的直线段；定义第三位置区间Q3为与第一直线段对应的光纤环径向方向上的位置区间，所述第三位置区间Q3与第一位置区间Q1具有重合的部分；定义第二直线段为所述温度梯度分布曲线中与第一直线段不同的直线段，所述第二直线段的斜率绝对值小于第一直线段的斜率绝对值；定义第四位置区间Q4为与第二直线段对应的光纤环径向方向上的位置区间，所述第四位置区间Q4与第二位置区间Q2具有重合的部分；以m1极对称绕法绕制位于第一位置区间Q1中的光纤；以m2极对称绕法绕制位于第二位置区间Q2中的光纤；m1、m2分别为光纤的不同绕制极数，m1＞m2；所述光纤环中光纤的绕制极数不大于m1。本专利技术中，通过上述设置，由于第三位置区间与第一位置区间重合，从而可以在光纤环径向方向上温度梯度变化剧烈的部分(直线段的斜率绝对值最大)至少可以部分采用m1极对称绕法，尽量降低该部分的光纤受到的温度梯度的影响，而在温度梯度变化变化较缓的部分(直线段的斜率绝对值非最大)至少可以部分采用小于m1的m2极对称绕法，不会对光纤环温度性能产生很大影响，而且可以尽量降低整个光纤环的绕制难度，避免在整个光纤环中采用较高绕制极数可能引起的较大绕制误差的问题，从而可以在光纤环温度性能与绕制难度造成的误差之间实现平衡。上述技术方案中，在光纤环径向方向上除了第一位置区间Q1之外的所有位置区间中的光纤的绕制极数均小于m1。通过仅在第一位置区间Q1对光纤进行绕制，使得既可以在温度变化剧烈的位置区间尽可能采用较大的绕制极数，而在其他位置区间尽量采用较小的绕制极数，从而实现温度性能与绕制难度之间的平衡。上述技术方案中，在光纤环径向方向上，所述第二位置区间Q2位于光纤的最内侧，所述第一位置区间Q1与第二位置区间Q2相邻；优选地，定义第五位置区间Q5为光纤环径向方向上位于光纤的最外侧的位置区间，所述第五位置区间Q5与第一位置区间Q1相邻，以m3极对称绕法绕制位于第五位置区间Q5中的光纤，m2≤m3＜m1。申请人在研究时发现，光纤最内侧的位置区间的温度梯度变化较小，因此可采用较少的绕制极数m1。通过在与第一位置区间相邻的第二位置区间采用m2极对称绕法，不仅有效利用了更大极对称绕法的受温度梯度影响小的优势，而且由于仅在光纤环的部分层采用较大极对称绕法，降低了绕制过程中出现误差的概率。由于所述光纤环中光纤的绕制极数不小于m1且不大于m1，因此也保证了整个光纤环的温度性能，而且使得绕制难度不会过大。申请人在研究时发现，温度梯度曲线一般仅由三个直线段相互连接而成，由于在第五位置区间以m3极对称绕法绕制位于第五位置区间Q5中的光纤，m2≤m3＜m1，使得仅在第一位置区间采用较大的绕制极数，而在第二位置区间、第五位置区间均采用较低的绕制极数，使得绕制难度较低，且保证了整个光纤环的温度性能。上述技术方案中，定义第二位置区间Q2、第五位置区间Q5分别为在光纤环径向方向上位于最内侧、最外侧的位置区间，所述第五位置区间Q5与第一位置区间Q1相邻，以m3极对称绕法绕制位于第五位置区间Q5中的光纤，m3＜m1；定义所述第一位置区间Q1的两个端点分别为第一端点P1、第二端点P2，定义所述第三位置区间Q3的两个端点分别为第三端点P3、第四端点P4，所述第一端点P1在光纤环径向方向上位于第二端点P2内侧，所述第三端点P3在光纤环径向方向上位于第四端点P4内侧，定义所述第一端点P1与第三端点P3的距离为d13，定义所述第二端点P2与第四端点P4的距离为d24，定义光纤涂覆层直径为d，0≤d13＜m2×d，0≤d24＜m3×d。本专利技术中，申请人在研究时发现，由于每层光纤的厚度(即在光纤环径向方向上的尺寸)是一定的，因此第三位置区间与第一位置区间可能无法完全重合，通过设置0≤d13＜m2×d，0≤d24＜m3×d，使得尽量在受温度影响最大的光纤环的部分采用更大极的绕法。上述技术方案中，定义所述第一位置区间Q1与第三位置区间Q3重合的部分为第一重合部分，所述第一重合部分的长度与第一位置区间Q1的长度的比例不小于80％，所述第一重合部分的长度与第三位置区间Q3的长度的比例不小于80％；定义所述第二位置区间Q2与第四位置区间Q4重合的部分为第二重合部分，所述第二重合部分的长度与第二位置区间Q2的长度的比例不小于80％，所述第二重合部分的长度与第四位置区间Q4的长度的比例不小于80％。申请人在研究时发现，由于每层光纤的厚度(即在光纤环径向方向上的尺寸)是一定的，因此第二位置区间与第四位置区间可能无法完全重合，通过上述设置，即设置第一重合部分的长度与第一位置区间、第三位置区间的长度关系，以及设置第二重合部分的长度与第二位置区间、第四位置区间的位置关系，可以尽可能在温度梯度较大的部分采用较高的绕制极数，避免光纤环受到温度的较大影响。上述技术方案中，所述第一位置区间Q1与第三位置区间Q3完全重合，或所述第一位置区间Q1为第三位置区间Q3的子区间，或所述第一位置区间Q1为第三位置区间Q3的子区间，或所述第一位置区间Q1与第三位置区间Q3部分重合。上述技术方案中，通过在光纤环的仿真模型中施加温度载荷，得到光纤环径向方向上的温度梯度分布曲线，所述光纤环的仿真模型根据光纤环尺寸、光纤环中光纤的类型构建。上述技术方案中，在所述光纤环的仿真模型中，沿光纤环径向方向从光纤环内侧向光纤环外侧施加温度载荷。上述技术方案中，所述光纤环尺寸根据光纤陀螺精度指标确定，所述光纤环中光纤的类型根据光纤环尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤环绕制方法，其特征在于，在光纤环径向方向上定义第一位置区间Q1、第二位置区间Q2，所述第一位置区间Q1、第二位置区间Q2之间无重合的部分；/n定义第一直线段（1）为光纤环径向方向上的温度梯度分布曲线中斜率绝对值最大的直线段；定义第三位置区间Q3为与第一直线段（1）对应的光纤环径向方向上的位置区间，所述第三位置区间Q3与第一位置区间Q1具有重合的部分；/n定义第二直线段（2）为所述温度梯度分布曲线中与第一直线段（1）不同的直线段，所述第二直线段（2）的斜率绝对值小于第一直线段（1）的斜率绝对值；定义第四位置区间Q4为与第二直线段（2）对应的光纤环径向方向上的位置区间，所述第四位置区间Q4与第二位置区间Q2具有重合的部分；/n以m1极对称绕法绕制位于第一位置区间Q1中的光纤；以m2极对称绕法绕制位于第二位置区间Q2中的光纤；m1、m2分别为光纤的不同绕制极数，m1＞m2；所述光纤环中光纤的绕制极数不大于m1。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤环绕制方法，其特征在于，在光纤环径向方向上定义第一位置区间Q1、第二位置区间Q2，所述第一位置区间Q1、第二位置区间Q2之间无重合的部分；
定义第一直线段（1）为光纤环径向方向上的温度梯度分布曲线中斜率绝对值最大的直线段；定义第三位置区间Q3为与第一直线段（1）对应的光纤环径向方向上的位置区间，所述第三位置区间Q3与第一位置区间Q1具有重合的部分；
定义第二直线段（2）为所述温度梯度分布曲线中与第一直线段（1）不同的直线段，所述第二直线段（2）的斜率绝对值小于第一直线段（1）的斜率绝对值；定义第四位置区间Q4为与第二直线段（2）对应的光纤环径向方向上的位置区间，所述第四位置区间Q4与第二位置区间Q2具有重合的部分；
以m1极对称绕法绕制位于第一位置区间Q1中的光纤；以m2极对称绕法绕制位于第二位置区间Q2中的光纤；m1、m2分别为光纤的不同绕制极数，m1＞m2；所述光纤环中光纤的绕制极数不大于m1。


2.根据权利要求1所述的光纤环绕制方法，其特征在于，在光纤环径向方向上除了第一位置区间Q1之外的所有位置区间中的光纤的绕制极数均小于m1。


3.根据权利要求1所述的光纤环绕制方法，其特征在于，定义所述第一位置区间Q1与第三位置区间Q3重合的部分为第一重合部分，所述第一重合部分的长度与第一位置区间Q1的长度的比例不小于80%，所述第一重合部分的长度与第三位置区间Q3的长度的比例不小于80%；定义所述第二位置区间Q2与第四位置区间Q4重合的部分为第二重合部分，所述第二重合部分的长度与第二位置区间Q2的长度的比例不小于80%，所述第二重合部分的长度与第四位置区间Q4的长度的比例不小于80%。


4.根据权利要求1所述的光纤环绕制方法，其特征在于，定义第二位置区间Q2、第五位置区间Q5分别为在光纤环径向方向上位于最内侧、最外侧的位置区间，所述第五位置区间Q5与第一位置区间Q1相邻，以m3极对称绕法绕制位于第五位置区间Q5中的光纤，m3＜m1；定义所述第一位置区间Q1的两个端点分别为第一端点P1、第二端点P2，定义所述第三位置区间Q3的两个端点分别为第三端点P3、第四端点P4，所述第一端点P1在光纤环径向方向上位于第二端点P2内侧，所述第三端点P3在光纤环径向方向上位于第四端点P4内侧，定义所述第一端点P1与第三端点P3的距离为L13，定义所述第二端点P2与第四端点P4的距离为L24，定义光纤涂覆层直径为d，0≤L13＜m2×d，0≤L24＜m3×d。

【专利技术属性】
技术研发人员：于中权，刘海锋，张学亮，张晓亮，岑礼君，
申请(专利权)人：湖南航天机电设备与特种材料研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43